[发明专利]一种植物茎叶大型产业化综合处理和利用方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种大规模利用植物茎叶、秸秆生产车用燃料的方法及装 置，具体说，是一种通过综合利用植物茎叶、秸秆，将碳水化合物转化为车用 燃料、废弃物转化为肥料的生产方法及装置。

背景技术

炼油厂液化气主要来源于催化裂化和延迟焦化装置。催化裂化液化气是生 产炼油丙烯和MTBE的主要原料。农林业生产过程中，每年都有巨量的植物茎 叶、秸秆资源废弃。这些废弃物在地表腐烂后，一部分有机质转化为肥料滋养 土壤，还有大量碳水化合物降解后产生二氧化碳，排放到大气。这些碳水化合 物，是可以开发为燃料的有用物质。有必要探寻一种生产方法，将这部分碳水 化合物转化为人类需要的车用燃料，既减少植物自然腐烂产生的二氧化碳排放， 实现农林业减排，又增加车用燃料收入，还不影响滋养土壤肥力。采用产量巨 大的植物茎叶、秸秆生产车用燃料，其前景是十分乐观。

当今利用植物茎叶、秸秆生产的车用燃料有燃料沼气/甲醇/乙醇/丁醇等。

燃料沼气是沼气经净化，去除水蒸气、硫化氢和二氧化碳后，经压缩或者 液化，用于替代CNG或LNG的汽车燃料。但现今沼气净化、压缩和液化没有 专门装置。其工艺和装置是借用天然气的，流程和设备较复杂。而沼气与天然 气比，虽主要成分甲烷都相同，但沼气含有更多的二氧化碳。而天然气还含有 乙烷、丙烷、丁烷、戊烷及含量不多庚烷和一氧化碳、氮气、氢气等。因此， 处理沼气的工艺和装置应该简化，以适应沼气处理，降低生产成本，提高效率。

燃料甲醇是车用燃料的重要组成部分。现今甲醇的生产原料有煤、天然气 和油等化石原料，要么工艺复杂，要么原料成本高，且均不可再生。寻找可再 生的生物质原料生产燃料甲醇，是化解未来世界化石能源危机的有效途径之一。 但现今主要方法是将秸秆裂解为燃气，然后催化合成甲醇，其裂解过程工艺复 杂，工业设施投入较大。且秸秆裂解产生有用气体过程中，还产生大量影响甲 醇合成的惰性氮气，必须在后续工艺中去除，增加了工艺难度和生产成本。

燃料乙醇也是车用燃料的重要组成部分。大多数情况是考虑利用植物糖分、 淀粉转化燃料乙醇。而高糖植物，虽物种资源丰富，但大规模开发需占用大面 积土地，是无法回避的困难。因此，有人提出利用生物量巨大的植物秸秆即秸 秆纤维素转化燃料乙醇的方法。就技术而言，虽取得了较大进展，至今尚无产 业化成熟技术，即使该项技术成熟，其转化成本也较高。

燃料丁醇是最近植物秸秆开发车用燃料的新进展。丁醇有水不溶性、低蒸 汽压、高热比等特点，与燃料乙醇相比，能够与汽油达到更高的混合比，能量 密度接近汽油，更适合在现有的燃料供应和分销系统中使用，被认为是比燃料 乙醇更具有广泛应用前景的第三代生物燃料。但是，植物秸秆联产丁醇工艺流 程与乙醇一样，也包括酸水解、发酵、蒸馏、提纯等复杂过程，生产设备投入 大，成本高，技术难度大。需要建成较大规模生产线方能实现产业化价值。

以上方法均全面利用秸秆，而若无有机质、矿物质返还土壤，对于农业生 产的土壤生态结构而言，将会造成有机质退化、微量元素缺失等生态失衡问题。 且这些方法，在出产车用燃料的同时，也排放二氧化碳。例如将纤维素转化的 葡萄糖以及其他糖质转化为乙醇的过程中，从反应式：C₆H₁₂O₆=2C₂H₅OH+2CO₂可以看出，有近1/2物质转化为二氧化碳，近1/3的碳素不可利用，即类似于纤 维素或者糖质转化燃料乙醇的方法是资源利用率减半并排放二氧化碳的过程。

另外，现有的方法中，还未考虑植物茎叶、秸秆收集、运输难的问题。植 物茎叶、秸秆蓬松，采用车辆运输效率低，田间压缩需要动力，既耗能又费时 费力。很难实现大规模的工业化生产。

因此，必须考虑一种大规模综合利用方法及装置，以提高我们开发利用植物 茎叶、秸秆资源效率，降低成本的同时，统筹兼顾资源利用和生态保护，实现 人与自然和谐发展。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种大规模综合利用植物茎叶纤维生产车用燃料 的方法及装置，以达到降低车用燃料的生产成本，提高植物茎叶纤维资源利用 效率，并兼顾资源开发和生态保护的目的。